Estado del arte en la mejora de la seguridad de un tren de laminado de acero inoxidable
El nuevo PLC de seguridad de ABB ha proporcionado la plataforma para que Sandvik Materials Technology integre las protecciones de seguridad zonal del tren de laminado en frío de su planta ubicada en Sandviken, Suecia. Esta línea de laminado es clave en esta planta para la fabricación de los flejes de acero de precisión.
El tren de laminado en frío de Sandvik ha sido mejorado en varias ocasiones a lo largo de su vida - incluyendo cambios recientes en donde se añadieron servomotores y una nueva máquina de control equipada con el PLC AC500 de ABB y los terminales de operador tipo ‘touchscreen’.
La última mejora integra al sistema de control de la máquina, los módulos del PLC de seguridad de ABB, AC500-S, ha sido realizada para mejorar la seguridad de la línea de laminado de 20m de largo, con una arquitectura conectada a una red de campo Profinet usando el protocolo Profisafe. Esta mejora proporciona el control independiente de seis zonas de seguridad separadas entre sí;. El arreglo zonal permite que ciertas zonas de la máquina permanezcan en funcionamiento mientras un operador accede de forma segura a otra zona – donde la seguridad está garantizada deshabilitando el suministro de energía.
Se emplea un PLC de seguridad con unas 50 E/S para vincular el interruptor de la puerta y los dispositivos de seguridad de cortina de luz con los botones de paro de emergencia. Las E/S supervisan los interruptores de precisión para detectar si la energía hidráulica está deshabilitada, de tal forma que, el mantenimiento pueda llevarse a cabo, y controlan el suministro de energía a los motovariadores. El control de la velocidad de seguridad es otro aspecto del control de seguridad proporcionado por el nuevo PLC, para asegurar que las manos o los dedos del operario no queden atrapados entre el cinturón y los rodillos de la línea de laminado.
Sandvik escogió para esta aplicación el PLC de seguridad de ABB, AC500-S, gracias a la buena experiencia en la arquitectura del PLC estándar AC500, que había sido instalado en esta máquina y en otros proyectos. El PLC de seguridad de ABB, AC500-S, también ofreció a Sandvik la posibilidad de realizar cálculos con punto flotante, que simplificaron el programa de seguridad requerido para este proyecto, como por ejemplo en los cálculos de velocidad.
El hecho que la versión estándar del PLC de ABB ya había sido utilizada en esta línea de laminado simplificó indiscutiblemente la integración del PLC de seguridad. Esto gracias a que este último comparte el mismo diseño que el primero, permitiendo que las funciones de seguridad y de control se puedan usar conjuntamente en el mismo sistema. Esta compatibilidad incluye también las mismas dimensiones, las mismas condiciones de montaje y de cableado.
Tanto la CPU de seguridad, como los módulos de E/S de seguridad, han sido integrados en la maquina junto con el PLC AC500 existente, el cual controla un total de seis variadores de CC y CA, así como sus motores. Los motores CA ajustan la pisición de los rodillos para asegurar la precisión requerida durante el proceso del fleje del acero. El PLC estándar está igualmente vinculado con cuatro terminales de operador de la serie CP600 de ABB.
La programación de la solución de seguridad se simplificó gracias a la utilización de la herramienta de ingeniería utilizada por ABB para la programación de los PLCs, Automation Builder, basada en un entorno CoDesys, la cual incluye la parte del PLC de seguridad y las librerías de apoyo a la programación basadas en el estándar PLCOpen. ABB también proporcionó su propio analizador de código de seguridad, SCA, que verifica el cumplimiento de las reglas de programación en el programa de seguridad.
PLC de seguridad de ABB.
La familiaridad del entorno de programación y la facilidad de uso de sus herramientas ayudó a los programadores de Sandvik a entender rápidamente el concepto de programación del PLC de seguridad. Esto les permitió desarrollar el programa de seguridad con una arquitectura mejorada para la máquina en un plazo muy corto – cumpliendo con los cortos tiempos de desarrollo acordados por la empresa para este proyecto de ampliación – y así rápidamente colocar nuevamente la línea de laminado en operación.
Este proyecto ocurrió, de hecho, antes que ABB hubiese en realidad lanzado oficialmente el PLC de seguridad AC500-S en el mercado, cuyo lanzamiento comercial no se efectuó; hasta haber extensivamente probado el producto en campo en un gran número de proyectos pilotos, siendo el de Sandvik uno de ellos. Esto fue posible gracias al excelente soporte otorgado por el departamento de investigación y desarrollo de ABB. Situación que motivó a Sandvik a utilizar desde entonces este PLC de seguridad en otros proyectos para la restauración de tres máquinas adicionales.
“Estuvimos muy contentos de encontrar una solución en el estado del arte de la tecnología, fácil de aplicar, gracias al PLC de seguridad de ABB – la cual además se integró perfectamente con el PLC existente en la máquina" dice Torbjörn Pettersson, uno de los especialistas en ingeniaría de desarrollo en Sandvik Materials Technology.
"El hecho que ABB pudo suministrar los componentes esenciales pare el control de la máquina requeridos para este proyecto, incluyendo tanto aquellos del PLC de seguridad como los de control, incluyendo los terminales de operador, variadores, motores y contactores simplificaron y aceleraron la implementación de las mejoras“dice Jonas Rehnberg de ABB Suecia.”La modularidad de la nueva solución de seguridad también quiere decir que ahora es mucho más sencillo mejorar o modificar la funcionalidad de la seguridad en el futuro, aumentando aún más la seguridad de la línea de laminado, o integrar aspectos adicionales del proceso de producción”.
El PLC de seguridad AC500-S es una reciente extensión a la bien conocida gama de PLCs de ABB AC500, que aporta una arquitectura de procesador dual que cumple con los niveles funcionales de seguridad del estándar SIL3 (IEC 61508:2010 e IEC 62061)/(PLe ISO 13849-1). La seguridad integrada en el PLC AC500-S puede seguir funcionando incluso en situaciones en las que el PLC de control se encuentre en posición de paro por efectos de mantenimiento. Esto quiere decir que el personal puede fácilmente continuar con sus movimientos de rutina durante la fase de mantenimiento de la máquina, ya que el PLC de seguridad seguirá supervisando el estado de los sensores de seguridad de la máquina y ejecutando las funciones asociadas.
